降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylonammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0．824％，梭梭死亡，介于0．824％-1．30％之间，处于退化状态，高于1．30％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到1．30％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1．30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0.824％，梭梭死亡，介于0.824％~1.30％之间，处于退化状态，高于130％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到130％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1.30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群年龄结构及动态

基于野外样地调查数据，通过分析静态生命表、存活曲线、动态指数等参数，结合时间序列模型，研究了人工梭梭种群年龄结构动态，旨在预测人工梭梭种群演替趋势，为退化人工梭梭种群恢复与重建提供理论依据。结果表明：(1)民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群的年龄结构近似于“金字塔”型，幼龄林个体占总物种数的90.1%;(2)人工梭梭种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型，为稳定型种群。不同区域人工梭梭种群的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级个体死亡率和消失率最高；(3)动态量化结果显示人工梭梭种群总体均表现为增长型，对外界干扰敏感性较强；(4)时间序列预测分析表明，在未来2、4个龄级时间后，种群Ⅱ、Ⅳ龄级个体数量大幅度增加，人工梭梭种群发展趋势较好。民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群为稳定增长型种群，种群具有一定的自然更新能力。针对该种群幼龄个体死亡率较高的问题，未来建议加强对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级幼株的精准抚育管理，通过人为辅助措施提高幼苗的保存率，促进人工梭梭林的可持续发展。     

民勤沙区人工梭梭林自然稀疏过程研究

通过实地样方调查,对民勤沙区人工梭梭林的自然稀疏过程进行分析,以探讨其自然稀疏机理。结果表明:(1)民勤沙区梭梭经过自然稀疏,15~32 a林龄的密度为387.14株.hm-2。(2)梭梭林内乔木、灌木、草本植物对不同层次土壤水分利用的分异比较明显,草本植物和灌木分别主要利用0~20 cm和0~100 cm的土壤水分,梭梭主要利用60~120 cm的土壤水分。(3)在梭梭林成长过程中,沙丘水分递减,梭梭因水分亏缺而自然稀疏化,且在10 a林龄以内自然稀疏过程最明显。(4)当林龄达到15 a以上时,植株普遍枯梢,生长不良,植株个体增大缓慢。(5)对于15 a及其以上成龄梭梭林进行人工补灌没有显著恢复效果,只是增加草本植物的密度和盖度。     

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭群落与水土因子的关系

作为绿洲可持续发展的重要生态屏障,人工梭梭群落的演替关系着民勤绿洲的生态安全。以民勤绿洲边缘人工梭梭群落为研究对象,在野外调查的基础上,采用双向指示种分类(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)数量生态学方法分析了人工梭梭群落与水土环境因子的关系。结果表明:(1)TWINSPAN方法将人工梭梭群落划分为4个群丛类型:群丛I梭梭+白刺-沙蒿-盐生草(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Artemisia frigida-Halogeton glomeratus)、群丛Ⅱ梭梭+沙拐枣-沙米(Haloxylon ammodendron+Calligonum mongolicum-Agriophyllum squarrosum)、群丛Ⅲ梭梭+白刺-芦苇(Haloxylon ammodendron+Nitraria tangutorum-Phragmites australis)、群丛Ⅳ梭梭+柽柳+盐爪爪(Haloxylon ammodendron+Tamarix ramosissima+Kalidium foliatum);(2)CCA排序第1轴代表生境水分及有机质梯度的变化,第2轴代表生境土壤盐分的环境梯度。Monte Carlo检验和前项选择结果表明,人工梭梭群落演替的环境调控因子排序为土壤水分(10%)有机质(9.7%)pH(8.8%)速效磷(8.4%)土壤沙粒(7.8%)地下水埋深(7.8%)样方距离绿洲之间的距离(7.2%)全氮(6.9%)电导率(6.7%)。TWINSPAN分类结果在CCA样方-环境因子排序图中有较好的反映,分类和排序结果较为吻合。(3)土壤含水量、酸碱度、沙粒体积百分比、速效磷、有机质、全氮、电导率与空间因子样方与绿洲的距离解释了物种格局变化的19.8%,其中土壤因子占15.6%,地下水因子占1.1%,土壤与地下水因子交互作用解释部分占3.1%。对于50%以上未能被解释的变异部分,可能归咎于未被选取的环境因子如降水、风蚀沙埋、封禁或者随机过程。     

天然和人工固沙灌木林蜘蛛和甲虫分布与环境因子的关系

干旱区人工植被恢复驱动的土地利用变化强烈影响了地表和土栖的节肢动物群落结构及多样性。然而,我们对地表节肢动物群落关键类群-蜘蛛和甲虫对固沙植被恢复的响应及与环境变化关系的认识还很有限。以天然固沙灌木林和2种人工固沙灌木林为研究对象,运用方差分析和多变量分析等方法定量研究了干旱区天然和人工固沙植被区地表蜘蛛和甲虫分布特征及影响要素。结果表明,天然灌木林与人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛和甲虫群落组成明显不同,人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛活动密度和甲虫多样性均显著高于天然灌木林,而地表甲虫密度和蜘蛛多样性变化与之相反。两种人工固沙灌木林之间蜘蛛和甲虫群落组成也存在一定差异,人工柽柳林地表蜘蛛活动密度、多样性和甲虫物种丰富度均显著高于人工梭梭林。进一步分析发现,蜘蛛群落中狼蛛科、平腹蛛科、皿蛛亚科和球蛛科与甲虫群落中拟步甲科、步甲科和象甲科等一些甲虫种属对3种生境的选择模式不同决定了蜘蛛和甲虫群落聚集结构。植被、土壤环境因子与蜘蛛和甲虫pRDA和pCCA结果表明,草本生物量、凋落物量、土壤含砂量、电导率和灌木盖度是影响蜘蛛分布的主要环境因子,它们解释了82.1%的蜘蛛群落变异;灌木盖度、草本生物量、土壤pH和砂含量是影响甲虫群落分布的主要环境因子,它们解释了60.6%的甲虫群落变异。总之,人工固沙灌木恢复影响了植被和土壤环境,它们相互作用改变了荒漠-绿洲过渡区蜘蛛和甲虫等地表节肢动物的分布格局。     

古尔班通古特沙漠土壤因素对退化梭梭更新局限的影响

古尔班通古特沙漠梭梭退化主要发生在平原和小沙丘(高度5m)区域,而与其邻近的大沙丘(高度10m)生境中梭梭却长势良好。本文对比分析了退化区和正常生长区小尺度范围梭梭种群年龄结构、不同盐分梯度下梭梭种子及其萌发特征、土壤理化性质及其对梭梭种群更新的影响。结果表明:退化区梭梭幼株缺乏,自然更新明显受阻。平原、小沙丘和大沙丘3种生境中梭梭种子的带果翅百粒重、无果翅百粒重和果翅直径差异显著,无盐胁迫条件下梭梭种子萌发率差异不显著,而在有盐胁迫条件下差异显著,且萌发率都随盐分浓度的增加而降低,说明退化区梭梭林更新不良与种子特征关系不大,与土壤盐分关系密切。3种生境土壤理化性质差异显著,平原和小沙丘土壤电导率明显高于大沙丘。梭梭活株密度与各土层土壤电导率、土壤含水量呈极显著负相关,梭梭幼株数(株高40cm)与土壤表层(0～30cm)电导率极显著负相关。综上所述,退化区高的土壤盐分导致梭梭植株密度严重降低、抑制种子萌发和限制梭梭幼苗存活,进而使得梭梭林自然更新不良。     

西北荒漠绿洲过渡带土壤细菌结构和氮代谢对梭梭恢复的响应

探究植被恢复过程中土壤微生物群落结构和氮代谢变化,是认识陆地生态系统生物地球化学过程的重要环节。然而,关于干旱区荒漠人工植被种植后土壤微生物功能的研究鲜有报道。选择西北荒漠绿洲过渡带建植时间序列(3、6、11、19、28a和46a)梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,取冠层下表层土样(0-10 cm),流动沙地(Ms)作为对照,采用高通量测序技术,探究土壤细菌群落多样性、结构、氮代谢及功能基因对梭梭恢复的响应,考察土壤细菌群落结构变化的关键驱动因子。结果表明,放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)是所有样地的优势细菌类群。Shannon指数随梭梭种植年限增加显著增加,表明梭梭建立显著提高了土壤细菌群落多样性。样本层级聚类分析显示不同年限梭梭林土壤细菌群落被分为3个小组,非度量多维尺度(NMDS)分析表明梭梭的建立显著改变了土壤细菌群落结构。Spearman相关性分析显示土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)、速效磷(AP)和速效钾(AK)显著影响土壤细菌群落结构,且呈显著正相关。土壤细菌氮代谢主要以同化和异化硝酸盐还原为主,硝酸盐还原基因(NRG)丰度是氨氧化基因(AOG)的17.5-126.9倍,表明反硝化速度快于硝化速度。NRG/AOG随梭梭种植年限增加而下降,表明梭梭生长有助于土壤氮的积累。研究结果有助于对干旱荒漠生态系统恢复过程中植物-土壤相互作用方面的理解。     

民勤梭梭人工林天然更新的生态条件

针对民勤绿洲梭梭人工林天然更新不良现状,从群落天然更新的必要条件出发,通过对种子萌发、幼苗存活与生长所需生态条件的对比研究,对民勤梭梭人工林天然更新生态条件与限制因子进行了分析,结果表明:民勤多年(1971—2002年)平均降水量为116mm,是适宜梭梭生长的区域,但降雨的季节变化却影响到梭梭天然更新的进行;梭梭的更新与所处的立地类型关系密切,不同立地条件下梭梭人工林植株生长、母株结实状况和土壤水分都存在较大的差异,立地类型是影响梭梭人工林更新的另一影响因素。     

荒漠绿洲过渡带不同年限雨养梭梭(Haloxylon ammodendron)对土壤水分变化的响应

通过调查分析河西走廊荒漠绿洲过渡带不同种植年限（5、10、20、30和40a）人工梭梭生理生化变化（叶片渗透调节物质、丙二醛和叶绿素含量,根系活力）和个体形态特征（叶片、枝条和茎干生物量、枯枝落叶比、株高、冠幅等）以揭示不同种植年限雨养梭梭对土壤水分变化的响应机制。研究结果表明：随着梭梭种植年限增加,人工梭梭林内深层100-120cm和180-200cm土壤水分变化明显,在5-20a保持在3%-4%,而在种植后期（30-40a）土壤水分下降到1%-2%左右。在5-20a,梭梭主要通过显著提高叶片渗透调节物质可溶性糖和可溶性蛋白含量,维持叶片较低的丙二醛含量和较高的叶绿素含量,保持新叶光合能力;同时,显著提高0-20cm根系的活力,增强对表层土壤水分的吸收能力;但在30-40a,梭梭叶片渗透调节物质明显减少,梭梭叶片丙二醛含量增加,叶绿素含量下降,同时叶绿素a,b比例失调,渗透调节作用失效,梭梭叶片老化,老叶比例明显增加,光合作用能力下降,枝条和茎干退化严重,个体生物量进一步减少,在40a梭梭叶片、枝条和茎干生物量下降到最低值。研究表明在年降水100mm左右的荒漠绿洲过渡带,在种植梭梭5-20a土壤水分为3%-4%,梭梭可以通过生理调节适应土壤干燥,但是从30a土壤水分下降到1%-2%时,梭梭主要通过枯枝落叶降低个体蒸腾耗水量,在40a梭梭进入休眠（假死）状态,这暗示土壤水分下降到1%-2%,可能是梭梭的临界吸收土壤水分。     

固沙树种梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征

对不同水分梯度下梭梭光合作用的研究发现,地下水位、土壤含水量、灌水量对梭梭的光合具有明显的影响。在1．4m、2．4m、3．4m地下水位下,梭梭的光合速率、呼吸作用、量子效率随水位的降低而降低,光补偿点随水位的降低而增大;在滴灌供水时,梭梭的光合速率较对照明显提高,且灌水量越大,梭梭的光合速率越高;半流动沙丘、丘间低地、粘土沙障固定沙丘退化梭梭的光合作用的强弱同其林地土壤水分的高低基本一致。7月,不同水分梯度下的梭梭光合作用均表现出午休现象,9月只有立地条件较差的梭梭发生光合午休,而且9月光合作用要强于7月,说明9月环境条件更有利于梭梭生长。     

准噶尔盆地梭梭植物群落的聚类分析

梭梭(Haloxylon ammodendron)是准噶尔盆地沙漠植被中最重要的优势植物。根据对准噶尔盆地典型梭梭植物群落样地的物种及群落状况的调查,采用数量分类的方法对该地区梭梭植物群落的相似性进行了聚类分析。聚类分析的结果表明, 37个梭梭群落被划分为11个群丛,根据聚类过程阶梯图的结果, 11个群丛进一步划归为5个群系。研究结果与传统的植物群落分类结果基本相一致,对于更好地保护和恢复梭梭植被具有一定的实践指导意义。     

古尔班通古特沙漠梭梭种群径级与龄级关系的研究

对古尔班通古特沙漠不同土壤类型梭梭(Haloxylon ammodendron)种群径级结构、年龄结构进行实地调查统计,分别比较不同种群结构模型及存活曲线。结果显示:梭梭个体大小与年龄呈直线关系;以径级和龄级作为划分大小结构时,径级结构和年龄结构类型表现一致;对两个函数的总体误差和区间误差比较净高显示,径级方程和龄级方程的相近程度在误差允许范围内且以径级结构和龄级结构应用到存活曲线的分析中效果良好。研究表明,梭梭种群可以采用径级结构代替年龄结构的方法进行研究。     

两种梭梭根部输导组织坚韧度及其抗旱性

以梭梭和白梭梭一年生盆栽幼苗为试材,测定60％（对照）、40％和20％的土壤相对含水量（sRwc）处理20d后两种梭梭同化枝的电导率和含水量,地上和地下部水势,根部木质素、纤维素、半纤维素含量,根肉质化程度和根长度。结果表明：两种梭梭同化枝含水量随着SRWC的下降均保持较高的水平;SRWC为40％和20％时,两种同化枝电导率的变化不显著,且均保持较低的值;两种梭梭地下部与地上部水势差值随土壤含水量的降低而增大;SRWC为40％的土壤条件促进两种梭梭的根系生长,20％的SRWC条件下仍保持与对照一样的水平;不同SRWC条件下,梭梭和白梭梭根部的木质素、纤维素、半纤维素含量的变化幅度均较小,且保持很高的水平,总含量分别为46．9％-53．3％和50．6％-57．6％。由此推断,在干旱胁迫下两种梭梭的根系依赖于较强的根部榆导组织坚韧度,往土壤深层扎根找水,适应干旱环境。     

民勤绿洲荒漠过渡带植物白刺和梭梭光合特性

研究了民勤绿洲荒漠过渡带两种优势植物白刺(Nitrariatangutorum)和梭梭(Haloxylonammodendron)气体交换特征参数和叶绿素荧光参数的日变化,结果表明:梭梭同化枝日均净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、水分利用效率(WUE)和早晨PSII最大光化学效率(Fv/Fm)明显低于白刺叶片;同时它们在中午都呈现明显的光合“午休”现象。通过气孔限制值(Ls)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)变化趋势分析表明:梭梭同化枝净光合速率的下降在9:00~12:00主要是由于气孔关闭引起的,而在12:00~15:00主要是非气孔因素光抑制的影响;而白刺叶片光合速率的下降主要是气孔关闭引起的。同时,梭梭在一天中其同化枝的温度(Tleaf)高于大气温度尤其在中午差值更大,而白刺叶片的温度却低于大气温度,因此说明梭梭同化枝在中午不仅遭受着干旱和强光的胁迫而且面临严酷的高温胁迫。总之,在绿洲荒漠过渡带生境中白刺比梭梭具有更好的适应性,这可能是民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭林衰退的重要原因之一。     

准噶尔盆地南缘梭梭群落对气候变化的响应

以新疆准噶尔盆地南缘的天然梭梭群落为研究对象,从群落组成、梭梭幼苗天然更新状况及梭梭种群年龄结构等方面,分析不同立地条件下梭梭群落的特征．结果显示：由于气候变化,3月下旬到4月初、春雨普遍偏少且雨日间隔较长,气温随之急速上升且呈强烈波动,导致浅土层迅速变干,引起初萌的植物幼苗大量天亡,梭梭幼苗的正常补充机制因而受到严重威胁,导致准噶尔盆地南缘梭梭种群的年龄结构普遍呈现衰退,群落显现逆行演替特征。观察表明,当地表存在稀疏的灌草和枯落层、或有适度沙层覆盖的龟裂土等类生境,仍较常见梭梭实生苗的存在,使此类局地梭梭幼苗补充机制得以维持,种群结构仍呈增长趋势。     

Effects of precipitation, soil water content and soil crust on artificial Haloxylon ammodendron forest

Based on the large-scale survey and positioning observation of Haloxylon ammodendron forest with various ages growing under different site conditions in Shajingzi region at the downstream of Shiyang river, this paper studied the effects of ecological factors such as precipitation, soil water content and soil crust on the artificial H. ammodendron population and communities. Results show that H. ammodendron is restricted by the maximum threshold of precipitation, 180 mm, rather than by the minimum threshold of precipitation. Soil water content is the essential ecological factor affecting artificial H. ammodendron forest. H. ammodendron dies when water content in aeolian sandy soil is less than 0.824%, degenerates when water content is between 0.824% and 1.30%, and grows normally when water content is above 1.30%. The growth of H. ammodendron, restricted by soil water content, aggravates the loss of soil water. Soil water content reduced to 1.3% 8 years after afforestation of H. ammodendron, reduced to less than the wilting coefficient 14 years later, but increased to 1.30% 30 years later when the remaining H. ammodendron population grew normally. Soil crust restricts rainwater infiltration, which will result in soil drought and accelerate degeneration of artificial H. ammodendron forest. Soil water content will increase gradually with undermined soil crust. Compared with bare mobile sand dunes, soil crust has significantly changed the composition and quantity of species in H. ammodendron forest.     

两种盐生植物解剖结构的生态适应性

结合对研究区域土壤水分和盐分的分析,对3种不同生境下梭梭和多枝柽柳两种荒漠盐生植物光合器官解剖结构的研究表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)依靠当年生绿色同化枝进行光合作用,且同化枝具有发达的贮水组织,是典型的超旱生稀盐盐生植物;同化枝的栅栏组织富含叶绿体,是C_4高光效植物,提高了植物的光合作用效率,进一步增强了梭梭对荒漠干旱、盐渍化环境的适应能力.多枝柽柳(Tamarix ramosissima)同化枝及叶的表皮上均具下陷的气孔和泌盐腺,是旱生泌盐盐生植物;叶为全栅型,且同化枝具有发达的维管柱,占同化枝直径的60%以上,此外,其同化枝及叶的表皮细胞外凸形成乳状突,是一种环境胁迫指示结构.这些特征均能说明梭梭和多枝柽柳具有很好的抗旱、耐盐碱能力,且作为荒漠环境的优势树种,它们对荒漠生态系统的恢复和重建有积极意义.